北师大版物理八年级下册第九章机械和功教案.docx
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北师大版物理八年级下册第九章机械和功教案
一、杠杆
【教学目标】
一、知识与技能
1.通过观察生活和生产劳动中的各种杠杆提取共同的特征,并能在杠杆上确认支点、动力、动力臂、阻力、阻力臂的位置。
能准确地画出杠杆的动力臂和阻力臂。
2.通过参与科学探究活动,能对杠杆平衡条件进行猜想和假设,并设计出验证方案,对获得的信息进行处理,得出杠杆平衡的条件。
能应用杠杆平衡条件去分析解决简单的实际问题。
3.能根据杠杆的特点,以及作用效果等进行分类。
二、过程与方法
1.通过观察和实验、感知杠杆,培养观察能力
2.通过实验探究,总结归纳出杠杆的平衡条件,培养初步的分析概括能力,收集信息和处理信息的能力。
3.在对实例的调研、分析和解释中进一步理解和应用杠杆平衡条件,尝试应用已知的科学规律去解释某些具体问题。
三、情感、态度和价值观
1.使学生感受到杠杆在生活中有广泛的应用,提高探究的乐趣。
2.运用学过的科学知识解释生活中的杠杆,进一步感受到生活和科学的关系。
【教学重点、难点】
1.重点杠杆平衡条件
2.难点对力臂的引入和理解
【教学步骤】
一、引入新课
观察图像中的这些日常生活用的工具,请同学说出这些工具的名称和用途?
这些能给我们提供方便的工具都称为机械。
日常生活中见到的那些复杂的机械也都是由简单机械组合而成的。
学习简单机械的知识是理解复杂机械的基础。
现在,谁帮我一个忙,用这里几种不同的工具(羊角锤、硬棒、钳子)把木块中的钉子拔出来。
(探究)
活动一:
比较用羊角锤拔钉子,用钳子拔钉子,这两种情况用力一样吗?
哪一种工具更省力呢?
(实验后得到羊角锤拔钉子最省力)
师:
我们首先用羊角锤(或起子)钳住钉帽,然后锤身抵住木块,用力扳手柄,钉子就被拔出来了。
那么,你知道羊角锤是根据什么原理制造的呢。
实际上它是根据杠杆原理制造的。
那杠杆是怎么一回事呢?
今天大家就共同来探究杠杆(板书:
探究杠杆)。
首先,我们来认识什么是杠杆?
(板书:
一、什么是杠杆)。
二、杠杆的五要素的学习
最简单的杠杆就是撬石头时用的撬棒。
还有我们小时侯玩的跷跷板也是杠杆。
活塞式抽水机的手柄工作时也是杠杆。
生活中应用杠杆原理的机械有很多:
那么,应用杠杆原理的机械都有什么共同点?
学生分组讨论,请组员回答:
①都是硬棒。
(软的不行,直的弯的都可以)
②工作过程中都在转动,转动过程中有一点是不动的。
③除固定不动的点外,还要受到两个力的作用,一个能使它转动,另一个阻碍它转动。
出示动画场景,针对撬石头时用的撬棒得出杠杆关键概念:
在力的作用下能绕固定点转动的硬棒叫杠杆;得出:
支点、动力、阻力的概念(板书出具体内容)。
1.杠杆——一根硬棒、在力的作用下如果能绕着固定点转动,这根硬棒就叫杠杆。
(板书)
杠杆的共同点(以撬石头为例)
(1)绕着固定点转动。
固定点——杠杆的支点
(2)受到力的作用。
动力和阻力
支点O——杠杆绕着转动的点
动力
——使杠杆转动的力
阻力
——阻碍杠杆转动的力(板书)
回头再分析刚才动画场景中各机械的支点和力臂(学生分组讨论后选代表回答):
展示一组图片,思考这些工具在工作过程中,是否是杠杆?
若为杠杆,确定支点的位置、动力、阻力作用点和方向。
2.关于力臂的教学:
教师:
动力的作用效果不是由支点到动力作用点间的长度决定,而是由支点到动力作用线间的距离决定。
我们把从支点到动力作用线间的距离叫做动力臂。
从支点到阻力作用线间的距离叫做阻力臂。
出示动画实例:
动力臂
——从支点到动力作用线的距离
阻力臂
——从支点到阻力作用线的距离
(板书)
因此,描述杠杆需要五个要素——支点O、动力
、阻力
、动力臂
、阻力臂
,总称为杠杆的五要素。
下面请同学们画出图中杠杆的动力臂
和阻力臂
——撬棒、抽水机(介绍杠杆示意图和力臂的画法)。
什么是杠杆我们已经比较清楚了,利用杠杆为什么能用小的力产生大的力呢?
我们知道人们通常是在杠杆平衡或非常接近平衡的情况下使用杠杆的。
下面我们请同学们通过做实验来研究杠杆的平衡条件。
三、杠杆的平衡条件(板书)
提问:
支点与力的作用点间距离的远近一定会给力的作用效果带来影响吗?
那么动力和阻力之间的关系又是怎样的呢?
下面我们就来进行实验,分析他们之间的关系。
活动探究:
实验装置如图
(边说边演示)这里有一杠杆,中间十字交会点就是杠杆的支点O,O点左、右边每隔10厘米有1条虚线将杠杆等分。
现在取5个等质量的钩码,将其中2个挂在杠杆左端第三格上,作为杠杆的阻力
。
剩下的3个作为杠杆的动力
,若使杠杆平衡,这三个钩码刚好挂在右端第2个格上。
改变阻力臂和阻力的大小,继续实验,分析杠杆的平衡条件,将实验结果填在表格内:
动力×动力臂=阻力×阻力臂
(板书)
用比例式表示
,它的含义是:
如果动力臂是阻力臂的几倍,那么动力就是阻力的几分之一。
(板书)
这个平衡条件也就是阿基米德发现的杠杆原理。
四、总结
五、布置作业
二、滑轮
教学目标
1.知识与技能
①认识定滑轮和动滑轮.
②知道简单机械的一些应用.
③知道轮轴和斜面也能省力.
2.过程与方法
①通过观察和实验,了解定滑轮和动滑轮的结构.
②通过探究,了解定滑轮和动滑轮的特点.
3.情感、态度与价值观
通过了解简单机械的应用,初步认识科学技术对人类社会发展的作用.
教学重点
定滑轮、动滑轮及滑轮组的作用及特点.
教学难点
根据要求使用和组装滑轮组.
教学工具
学生材料:
定滑轮和动滑轮各一个,铁架台、线、便签纸、钩码、测力计等.(每组一份)
老师材料:
相关图片或课件、学生材料一份、实验汇报表.
教学情景导入:
1.让学生讲讲周一升国旗时,这国旗是怎样被升上旗杆的?
2.提出升旗手向下拉绳子为什么旗帜上升的问题,让学生开展讨论.当学生指出旗杆顶端有个轮子在起作用时,教师即可出示滑轮,让学生观察滑轮的构造,指出滑轮是装在架子上的周缘有槽的轮子,能穿上绳子或链条,多用来提起重物.注意让学生观察到小轮转动时,框子里的轴没有转动的事实,以示与轮轴的区别.
一、认识滑轮
通过观察生活中应用滑轮的图片分清定滑轮和动滑轮.知道定滑轮是不随物体一起移动的滑轮而动滑轮是随物体一起移动的滑轮.
提问:
定滑轮和动滑轮的作用和特点是什么?
激发学生的探究兴趣.
二、实验探究
通过探究,分析得出定滑轮、动滑轮、滑轮组的作用及特点.
1.按照教材中所示的那样,先用弹簧测力计把钩码提起来,再按教材中所示的方式用定滑轮把钩码提起来,在课本表格中记录两次弹簧测力计的示数.
2.指导滑轮上细绳的绕法.安排学生每4人一组按照教材上所示的那样进行实验探究活动.
3.按照教材所示的那样,通过动滑轮把钩码提起来,记录测力计示数于表格中.
4.提醒实验探究中注意的问题:
(1)“缓慢地提拉”指匀速直线拉动测力计.
(2)“同一物体”说明本实验采用了控制变量法.(3)实验中不得超过测力计的称量限度.(4)用动滑轮提升钩码时两条细绳应该尽量平行,动滑轮的质量应尽量小些.
三、分析论证
数据分析分两个阶段进行.
第一阶段:
针对前三组实验数据进行分析,可先横向比较,再纵向比较.横向比较1、2两次实验,得出:
s=h;纵向比较得出F动=F=G.进一步归纳得出定滑轮的作用及特点:
能够改变力的方向,但不省力.
比较1、3两次实验,得出结论:
s=2h,
,从而得出动滑轮的作用与特点:
能够省一半力,但不改变力的方向.
第二阶段:
比较4、5两次实验中两种不同绕法的滑轮组使用中的特点.通过对滑轮组的实验数据的分析得出s=2h,s′=3h,归纳为s=nh;
(n表示承担物重的绳子段数;意为“在忽略动滑轮所受的重力和轮轴上摩擦的条件下,物体由几段绳子承担,拉力就是物重的几分之一”).
1.指导学生分析数据处理信息的方法(去除实验误差的影响),帮助学生对所得结论进行精简并予以板书
2.指导学生对定滑轮和动滑轮作好比较(优缺点).
3.强调学生对结论成立的前提条件加以注意,重点是对n值的意义的理解以及准确判断.
四、交流讨论
讨论如下问题:
1、为什么定滑轮、动滑轮在改变力的方向和移动距离上有这样的区别?
2、若考虑动滑轮的自重,你认为上述结论会发生什么样的变化?
3、教材中所示的两组实验中得到了不同的结论,为什么用同样的滑轮,在绕法不同时拉力不同?
1.若滑轮组水平使用,能得到什么结论呢?
2.提示与杠杆知识联系去分析思考.
3.提示从实验数据进行分析.
五、布置作业:
1.判断正误:
(1)旗杆顶上装有滑轮,升旗时可以省力.( )
(2)使用动滑轮可以省一半力,也能省一半距离.( )
(3)又省力又省距离的滑轮是没有的.( )
【答案】× × √
2.使用图所示的装置匀速提起重物G所用的拉力中,力( )
A.F1最大 B.F2最大C.F3最大 D.一样大
【答案】D
3.利用一个定滑轮和一个动滑轮组成的滑轮组提起重600牛的物体,最小的拉力是(不计动滑轮重力及摩擦) ( )
A.600牛 B.300牛 C.200牛 D.100牛
【答案】C
板书设计:
滑轮
名称
特点
作用
定滑轮
位置不变
改变用力方向不能省力
动滑轮
随物体移动而移动
省力不能改变力的方向
三、 功
教学目标
一、知识与技能
1.结合实例认识机械工的概念,理解做功的两个必要因素,能用生活、生产中的实例解释机械功的含义。
2.理解功的计算公式
,并能进行相关计算,知道功的单位是焦(J)。
二、过程与方法
1.通过从实例中认识做功需要两个必要因素的过程,学习从物理现象中归纳简单规律的方法。
2.通过学习活动,使学生掌握功的计算方法。
三、情感态度和价值观
1.通过学习活动,引导学生积极思考,使学生有克服困难的信心,能体验战胜困难、解决物理问题的喜悦。
2.通过对生活中实例的解释,让学生体会到物理知识的应用,增强学生学习物理知识的欲望。
教学重点:
理解做功的两个必要因素。
教学难点:
能够正确的理解、计算功。
教学准备:
滑轮、砝码、细绳、小车、木块、图钉、弹簧秤、木槽、铁球。
教学过程
一、引入新课
(回忆这本书的力学部分,主要是研究力和运动的规律性知识,本章主要讨论力和运动的一个重要概念。
)
大家对功这个词并不陌生,如功课,功劳、立功、大功告成、事半功倍、用功学习等等。
这些词中有的功具有“成效”(板书在黑板右侧)的意思,力学里所说的“功”就吸收了“成效”的意思,当然在力学中还有它严格的含义。
二、新课学习
(一)功的概念
以下我们要通过物理小实验,借此来理解物理学中的“功”,为此我们演示实验并归纳得出功的两个必要因素。
板书1.功的两个必要因素:
演示:
教师用不同颜色的粉笔在黑板上标出箭头及F、s。
指出:
F这个力作用在物体上,而且在这个F力的作用下,有了通过一段距离S的成效,那么,力和运动具有这种关系的,物理学里就说这个拉力做了功。
任何一种机械在工作时,都必须对工作对象施以力的作用,还必须使工作对象沿着力的方向移动一段距离。
如果对物体用了力,并使物体沿力的方向移动了一段距离,我们就说这个力对物体做了机械功。
就像物体在F的作用下,沿着力的方向向上移动了距离s。
我们就说力F对物体做了功。
现在想一想,功的两个必要因素是什么?
你知道了吗?
你们说的真好,力和沿力的方向通过的距离就是机械功不可缺少的两个因素。
这两个因素是严格的,缺一不可。
板书:
功等于作用在物体上的力与物体沿力方向通过的距离的乘积。
用F表示力,s表示物体沿力的方向通过的距离,W表示功。
功可以表示为
。
还记得力和距离的单位各是什么吗?
你能推断出功的单位吗?
单位:
力的单位是N,距离的单位是m,公的单位就是N·m,叫做焦耳,简称焦(J)。
1J=1N·m
(二)做功
我们知道了做功的两个重要因素,那到底怎样判断是不是做功了呢?
请同学注意以下的物理小实验,看这些物体或者力是否对物体做功了?
看谁能准确无误地掌握了功的两个因素。
1. 小明用力推一块大石头,但没有推动。
因为石头没被推动,所以在力的方向上没有距离,也就是说小明并没有对大石头做功。
2. 踢出去的足球,滚动了 12米的距离。
足球被踢出去之后,是依赖惯性滚动,在滚动的方向上没有受到外力的作用,没有做功。
3. 请同学们再注意下面的演示实验,用功的两个必要的因素来判断外力是否做功了。
手提砝码在水平方向上匀速地移动了一段距离。
人对砝码的拉力是否做功了?
虽然力是作用在砝码上,但砝码所移动距离的方向跟砝码受力的方向垂直,故拉力并没有对砝码做功,或者说拉力所做的功等于零。
可见当力和移动的距离方向垂直时,这个力也不做功。
通过刚在的实例,我们知道,不是有力、有距离,就是做功了,我们还要分析他们的方向。
接下来,我们来分析一下这个推出去的小铁球在木槽中滚动的过程。
问:
小铁球开始阶段的受力F作用,至A点处撤去外力作用,由于惯性,它仍可经B运动至C,小球在水平方向上移动了S的距离,推力是否对铁球做功了?
正确的回答明确哪个阶段:
在A点之前,推力F是对物体做了功,而在A点之后,推力F已经不存在,当然不会做功。
强调:
做功的两个因素是严谨的,用两个因素去鉴别就不会出现结论的错误。
小球从A至C虽有一段距离,它在水平方向上没有受推力的作用而是靠它的惯性,所以推力并没有对小球做功。
以上我们已经解决了,力做功的两个必要因素。
如果我们已经确定了物体做了功,那么需要解决物体做功的多少,也就是我们怎样把物体做功的多少计算出来。
(三)功的计算:
功的计算公式:
,在计算功时,找到力的大小和对应方向上移动的距离,相乘就可以得到功的大小。
如何计算出水平推力对箱子所做的功。
已知:
F=50N、S= 10m、G=100N。
求:
W
解:
在水平方向上,推力F根推动箱子移动了 10m的距离。
跟据
=50N× 10m=500J。
在重力的方向上,箱子并没有移动,所以重力并没有做功。
答:
水平推力对箱子所做的功为500J。
讨论:
根据上题如何改变条件,利用功的计算公式可以与物重G有关,而与水平推力F无关。
提示:
在重力的方向上移动,而在水平方向没有移动。
三、小结
功的两个重要因素:
1.作用在物体上的力,2.物体沿力的方向通过的距离。
功的计算:
四、板书设计
第三节 功
一、功的概念
1. 功的两个重要因素:
1.作用在物体上的力,2.物体沿力的方向通过的距离。
2.
,单位J,1J=1N·m。
二、做功
三、功的计算
四、 功率
教学目标
一、知识与技能
1.结合实例理解功率的意义,建立功率概念,得出计算公式
。
2.了解功率在实际中的应用,能进行简单计算。
二、过程与方法
1.通过建立功率概念的过程,学习比较的方法。
2.通过实践活动,渗透STS的观念。
三、情感、态度与价值观
1.通过教学活动,激发学生的学习兴趣和求知欲望。
2.通过学习活动,使学生乐于探索日常生活现象中的物理学道理。
教学重点:
建立功率的概念,渗透建立概念的方法。
教学难点:
理解功率的概念。
教学过程
一、引入新课
按照书上的情境引入
我们来观察下面这幅图,这是在日常生产生活中需要注意到的问题。
在工地上,工人可以用滑轮组搬运砖头,或者用吊车吊砖。
这两个过程中是否有力做功?
做功的大小怎么计算?
你还能提出什么问题?
吊车和人都是在对砖头做功,但是有快有慢,今天我们就主要来研究做功快慢的问题。
二、新课学习
1.想一想,我们在研究物体运动快慢的物理量时,是怎样进行比较的?
(1)时间相同,比较路程
(2)路程相同,比较时间
(3)利用路程和时间之比,即速度来描述。
由速度的启发,你能想一想怎样比较人和吊车做功的快慢吗?
(1)时间相同,比较运砖的多少,也就是做功的多少
(2)运砖多少相同,即做功的多少相同,比较时间
(3)如果时间和做功多少都不一样,我们可以利用做功多少和时间之比来描述做功的快慢,再进行比较。
其实在物理学里有一个专门的物理量来描述做功的快慢,这就是功率,用字母P表示。
2.功率
物理意义:
表示物体做功快慢的物理量。
定义:
单位时间内完成的功,叫做功率。
公式:
,其中W表示功,t表示时间,P表示功率。
单位:
瓦特(W),1kW=1000W,MW=1000kW。
你知道1W的物理意义吗?
因为1W=1J/s,也就是说1W表示物体在1s内做功1J。
3.比较
比较这四个物理量的建立过程,找出共性,加深对功率概念的理解。
4.功率的计算
在
中,W的单位是J,t的单位是s,得出的功率才是以W作单位的,计算时要注意到单位。
如书上例题中给出的时间是2min,要换算成以s为单位。
三、小结
为了描述做功的快慢,我们引出了一个新的物理量,功率。
公式是
,单位是瓦特(W)。
四、板书设计
第四节 功率
物理意义:
表示物体做功快慢的物理量。
定义:
单位时间内完成的功,叫做功率。
公式:
,其中W表示功,t表示时间,P表示功率。
单位:
瓦特(W),1kW=1000W,MW=1000kW。
五、探究——使用机械是否省功
教学目标:
1.知识与技能
通过探究活动,知道使用任何机械都不省功.
通过探究活动,理解机械效率.
2.过程与方法
经历探索使用机械能不能省功的实验过程,培养观察能力,体会实验研究方法.
在实验探究过程中,培养同学们设计实验、收集实验数据
从实验中归纳科学规律的能力.
3.情感、态度与价值观
通过探究性物理学习活动,体验探究的乐趣.
在实验探究过程中,培养尊重实验事实的科学态度.
教学过程:
一、复习提问
1.做功的两个必要因素是什么?
举例说明.
2.计算功的公式和单位是什么?
二、进行新课
(一)引入提问:
使用杠杆、滑轮这些简单机械能够省力,是不是也能省功呢?
(二)组织学生完成课本本节实验.
学生自己实验.教师巡回指导.
(1)明确实验目的是研究使用滑轮提升重物时能不能省功?
即手对或滑轮做的功与滑轮对重物做的功是否相等.
(2)明确实验中动力就是手的拉力,阻力的大小等于钩码重.
手对动滑轮的拉力由弹簧测力计测出.
钩码重G=mg.
(3)测量砝码提升的高度和手移动的离时,把两个刻度尺分别竖直放在砝码及手旁,记下砝码和手的起始位置.当用动滑轮提升砝码到一定高度时,再记下砝码和手的终了位置,求出砝码升高的高度h(米)和手移动的距离s(米).
(4)参照课本内容组装实验器材,将实验结果填入课文表格中,写出实验结论.
实验中注意事项;
①在实验中要将距离测量的准确些.
②会将细绳绕在滑轮上.
③尽可能在竖直方向上使用弹簧秤.
④弹簧秤的示数要用牛顿表示.
⑤拉动的过程中,尽可能使物体匀速上升.
⑥可将各数据填入书中表格内.
⑦注意分析实验中所出现误差的原因.
(三)实验分析
(1)学生报告实验记录数值和实验结论.教师将几组数值记于黑板一或事先画好表格的小黑板)上.
实验数值G=5牛,h=0.5米,F=3牛,s=1米.
弹簧秤的拉力(动力)对动滑轮做的功:
W动=F•s=3牛×1米=3焦.
提高重物,动滑轮克服阻力做的功:
W阻=G•h=5牛×0.5米=2.5焦.
(2)提问:
由实验可以看到W动>W阻,这是为什么?
学生回答,教师总结:
前面研究简单机械和功的原理时,我们没有考虑摩擦,没有考虑使用动滑轮提升重物时动滑轮本身重等因素,是理想情况.实际上,我们用动滑轮等简单机械提升重物时,由于要克服摩擦以及不得不把动滑轮一起提升,这时我们用的力(动力)就比没有摩擦时要大(该实验中,理想情况下拉力是2.5牛,而实际的拉力是3牛).做的功要比没有摩擦时大一些(该实验中,不考虑摩擦和动滑轮重时动力做的功是2.5焦,而实际动力对滑轮做的功是3焦).
(3)总结并边讲边板书
①在用动滑轮提高重物的实验中,用来提高物体的功对我们是有用的,是必须做的.
利用机械工作时对人们有用的功叫有用功
问:
本实验中的有用功是多少?
答:
W有=G•h=5牛×0.5米=2.5焦.
②本实验中,用来克服摩擦做的功、把动滑轮提升0.5米做的功对我们没有用,但又不得不做的功,这种功叫额外功.使用任何机械做额外功是不可避免的.
③本实验中,有用功加额外功是总共做的功,叫总功.
有用功与额外功的总和叫总功”
问:
本实验中总功是多少?
答:
W总=F•s=F•2h=3牛×1米=3焦.
问:
本实验中做的额外功是多少?
答:
W额外=W总-W有用=3焦-2.5焦=0.5焦.
(四)机械效率
问:
根据以上实验,你能算出有用功在总功中占的百分比吗?
学生演算,答出计算过程和结果.
答:
83.3%.
教师小结:
机械效率:
有用功跟总功的比值叫机械效率
有用功总小于总功,所以机械效率总小于1
教师指出:
表示机械效率的字母的读音.机械效率用百分数表示,没有单位.
问:
某起重机的机械效率是70%,它表示什么意思?
答:
使用起重机提升重物时所做的有用功跟总功的比值是70%,也可以说有用功在总功中占有70%,另30%做的是额外功.
(五)提高机械效率
指出采取减小额外功是提高机械效率的有效方法.
实验表明:
1.使用机械不能省功.
2.提问:
使用任何机械都不省功,为什么人们还要使用机械呢?
要求答出:
可以省力,或省距离,或改变动力的方向,使用方便等好处.
三、布置作业
课后练习
板书设计
探究——使用机械能省功吗
有用功、额外功和总功
1.有用功(W有用):
利用机械工作时对人们有用的功叫有用功.
2.额外功(W额外):
对人们没有用,但又不得不做的功叫做额外功.
③有用功加额外功是力对机械总共做的功,叫总功.
3.总功(W总):
有用功与额外功的总和叫总功.
机械效率
机械效率:
有用功跟总功的比值叫机械效率.
有用功总小于总功,所以机械效率总小于1.
表示机械效率的字母的读音,机械效率一般用百分数表示,没有单位.
六、测滑轮组的机械效率
教学目标:
知识与技能:
1、通过实验认识到s=nh、什么条件下F=
成立.
2、分析影响使用滑轮组提升重物时的做了哪些额外功.
3、通过实验研究测量滑轮组机械效率的方法.
过程与方法:
1、在实验过程中,亲身体验滑轮组提升重物时S与h的关系、拉力与物重的关系.
2、在具体实例中,运用影响滑轮组机械效率的因素解决问题.
情感态度与价值观:
1、通过实验操作提高学习物理的兴趣.
2、在合作交流中向同伴学习,在展示中获得学习的成就感.
教学用具:
滑轮组,铁架台,细线,弹簧测力计,刻度尺,学案
教学重点:
利用滑轮组提升重物时,机械效率η=F=
成立的条件
教学难点:
运用η=
解题,“不计动滑轮重和摩擦”“绳重及摩擦不计”时F与G之间的关系.
教学过程:
复习旧知,引入新内容
同学们学过功率机械效率后,老